基于MODIS/AQUA 数据的地表短波净辐射反演

【目的】地表短波净辐射是许多全球、区域气候、水文、陆面过程模型中的重要参数,但运用遥感技术对地表短波净辐射精确实施监测一直是难点,希望构建具有一定泛化能力的高精度地表短波净辐射反演模型。【方法】利用大气传输模型MODTRAN模拟了大量复杂情况下的地表短波净辐射和通道辐射亮度。拟合地表短波净辐射与大气顶层观测值的非线性关系,分为两个步骤:(1)窄通道表观反射率向宽通道反照率转换;(2)利用大气顶层向上辐射通量与地表短波净辐射的非线性关系反演地表短波净辐射。构建完地表短波净辐射反演模型后,利用地表辐射观测网(SURFRAD)7个地面实测站点长时间序列数据,结合MODIS/AQUA遥感数据,对地表短波净辐射反演模型进行验证。【结果】反演模型构建过程中的步骤一结果表明,其偏差Bias为0,均方根误差RMSE为0.011,决定系数R2为0.997;步骤二的偏差Bias为0 W/m~2,均方根误差RMSE为7.29 W/m~2,决定系数R2为0.999。利用地面站点数据验证反演模型的结果表明,总体偏差Bias为-4.8 W/m~2,均方根误差RMSE为77.1 W/m~2,决定系数R2为0.9106,并且超70%样本的反演误差低于50 W/m~2。【结论】以MODIS/AQUA为驱动数据源,地表短波净辐射反演模型的构建精度和验证精度良好,具有一定的泛化能力和普适性。     

海州湾紫菜养殖空间格局变化及其驱动力分析

【目的】海州湾紫菜养殖作为连云港重要的农业产业，其养殖规模的动态监测和产 业发展内在驱动力分析对紫菜产业的发展规划以及整片海域的生态环境评估意义重大。 【方法】文章以2004—2019 年海州湾冬春两季Landsat 系列遥感影像为基础数据源，通过 Google Earth Engine 的随机森林算法提取紫菜养殖区的时空动态变化状况和近岸人工开发信 息，结合紫菜产业近期的统计资料和促进保障政策，进行了紫菜产业发展的空间格局变化以 及驱动因子分析。【结果】结果表明：（1）在空间上，海州湾紫菜养殖区总体呈近岸向外海 拓展变化趋势，由沿海岸线带状分布变成片状分布在整个海州湾；（2）时间上，2004 年紫 菜养殖面积最少为1 551 hm2，约占江苏省紫菜养殖面积1/13，2015—2019 年养殖规模迅速 增长至22 700 hm2，约占江苏省紫菜养殖面积的1/2；（3）针对15 年的紫菜养殖面积、价格、 政策、海岸工程建设（龙桥）等数据实施量化并进行整体相关性分析。【结论】文章证实了 价格与紫菜养殖面积之间存在极显著相关（相关系数R=0.79，P<0.01），龙桥等基础设施建 设与养殖面积也存在极强相关性（R=0.84，P<0.01），政策与养殖面积显著性不强（R=0.34， P>0.05），揭示了海州湾紫菜养殖产业空间分布格局由沿海向外海扩展的分布规律主要受紫 菜受市场价格机制和海岸工程建设（龙桥）的影响。     

柑橘节水微灌系统的研究及应用

【目的】研究并采用柑橘节水灌溉系统,可提高柑橘抵御干旱的能力,增加产量。【方法】文章对柑橘的灌溉制度和系统设计流量进行了探讨,对现行国家标准《微灌工程技术规范》中的设计供水强度取值进行了说明,提出了考虑有效降水的观点;针对山区自压灌溉存在的管道减压和气堵问题,提供了排气管和蓄水减压池两种简单的解决方法;在施肥器的应用方面,对文丘里施肥器和压差式施肥器进行了比较。【结果】在供水强度计算中考虑有效降水的方法比较契合实际情况,节约系统投资;排气管和蓄水减压池可有效解决管道因气堵不出水的问题,并起到降低管道压力的作用,可替代减压阀和排气阀;压差式施肥器比文丘里施肥器更适用于山区自压管道施肥。【结论】通过对灌溉系统的研究和示范区的建设实践,对于完善微灌技术用于柑橘灌溉起到了促进作用。     

基于改进 AHP 的烟草农业机械化水平评价

【目的】建立科学的烟草农业机械化水平评价方法,有利于进行烟草行业农机化宏观调控和微观指导,提升烟草生产机械化水平。【方法】针对烟草农业机械化水平缺乏科学评价方法的实际问题,文章通过对国内主要烟草产区机械化生产的实际调研,提取可以表征烟草农业机械化水平的各项指标。改进的层次分析法具有判断矩阵的最大特征值最小和一致性指标最小的特点,因此通过该方法确定的指标权重精度较高。该文通过改进的层次分析法确立了表征烟草机械化生产水平的各项指标的权重,并结合产区特点确定了标准值,构建了烟草农业机械化水平评价体系。【结果】通过对云南曲靖等10个烟草产区调研资料进行评价,各区烟草农业机械化水平最大值为85.79%,最小值为36.09%,其中山东诸城产区机械化水平最高。【结论】通过真实调研数据验证,该文所建立的烟草农业机械化水平评价方法有效地反映了各产区的基本情况,证明了评价体系的科学性。     

农业水资源监测文献计量分析

【目的】作为重要的自然环境与社会发展要素,农业水资源是人类进行农业生产活动的重要基础,对于保障粮食安全具有重要作用。文章对农业水资源监测领域研究态势进行定量分析,为未来研究提供参考依据。【方法】基于文献计量学方法,利用Web of Science核心数据库检索,应用VOSviewer、CiteSpace和Derwent Data Analyzer等软件构建文献数据的关系和可视化,分析1999—2018年农业水资源监测领域发文量趋势、主要研究力量和研究热点。【结果】(1)全球发文量呈上升趋势,2008年后发展速度明显提升,中国的发文量趋势与全球发展基本保持一致,整体处于上升趋势。(2)欧盟、美国、中国、澳大利亚和加拿大为全球在农业水资源监测技术领域的主要研究国家/地区,中国的发文量持续攀升但篇均被引较低。在前5名科研机构中,中国科学院发文量最高,美国地质调查局的篇均被引位居第1。(3)在研究热点方面,水质(water quality)是农业水资源持续监测的热点,近10年,气候变化(climate-change)成为关注的热点。【结论】目前,美国和欧盟在该领域具有较高发展水平,中国虽然在发文量上具有较快发展,但研究的竞争力有待提高。未来的农业水资源监测需从系统性和整体性等多角度开展研究,综合集成多源数据、多技术研发、大数据平台,实现农业水资源的可持续发展。     

农业绿色发展先行区乡村功能空间特征及发展对策研究

【目的】结合我国农业绿色发展先行区发展目标,加快推进农业农村建设,明确乡村 的功能与定位,是实现乡村振兴的重要途径。【方法】文章以十堰市郧阳区为研究对象构建 乡村功能综合评价指标体系与评价模型,运用 GIS 和 NRCA 模型,分析乡村地域多功能的 空间格局特征,识别各乡镇主导功能类型,并进行功能分区。【结果】（1）郧阳区农业绿色 发展先行区建设成绩显著,其乡村功能具有显著的空间分异特征,人居保障功能以城关镇和 茶店镇为强核心向外辐射并逐渐减弱;生产发展功能高值区主要集中在城关镇、茶店镇和杨 溪铺镇,总体呈现中部强西部弱的空间特征;生态保育功能呈现出以茶店镇为弱核心向外 增强的空间分布特征;文旅休闲功能呈中北部高,东西两翼低的空间分布格局特征。（2）基 于标准显示性比较优势指数和分类维度乡村功能指数,将研究区划分为人居保障—生产发 展区、人居保障—生态保育区、生产发展—文旅休闲区、生产发展—生态保育区、生态保 育—文旅休闲区及综合发展区等 6 种功能类型区,并对每种区域的可持续发展提出了建议。 【结论】针对不同功能分区提出相应的发展策略,可为乡村空间结构优化调整、乡村振兴提 供参考,加快实现地区的农业绿色发展区的目标。     

玉米茎结构参量与产量关联及最优化分析

高效高产农业是可持续生产的重点,为研究玉米茎结构参量综合利用效率及最优利用率产量提高幅度,本研究使用2015年北京市小汤山镇获取的玉米数据,将玉米茎结构参量作为输入指标,生物量、产量和经济系数为产出指标,运用数据包络分析探讨利用效率及最优利用效率。结果表明:‘京华8号’玉米茎结构参量利用效率都保持在0.7以上,仅67%达到最优利用效率水平;小喇叭口期和抽雄期茎结构参量利用效率中上部茎粗最差,下部茎粗最优但仍有提高潜力;玉米茎结构参量综合利用效率最优效率时资源充分利用产量有不同程度的提高,其中抽雄期提高产量最大为32%。玉米茎结构参量利用效率尚未达到最优,提高其利用效率尤其抽雄期可显著提高产量。     

基于HJ-CCD数据的水稻洪涝灾情诊断分析及长势监测

It has great significance to study quick monitoring of rice flood disaster and applying timely remedial measures in the disaster area.LAI is a very important physiological parameter in crop growth characterization index, which can reflect the crop growing information objectively.The existing methods of flood monitoring using remote sensing technology rarely consider the damage and the post disaster growth of rice.The HJ-CCD data take advantage of high temporal resolution and high spatial resolution remote sensing image, which can be used for gathering rice growing information during the critical period.The growth situation after rice flood disaster in Anhui Province was monitored using 3 screens HJ-CCD data as the data source on 16th July, 19th August, 26th August, 2009, respectively.The semi-empirical function model based on Beer-Lambert laws was constructed for this inversion LAI.And LAI were acquired in each stage after flood disaster, the trend of growth diagnosis dynamic change was analyzed and assessed by rice flood disaster evaluation indicator.At the same time, the 40 field investigate data were used to verify the model and the R2=0.4251, RMSE=2.053.The results show that LAI can be well evaluated the degree of rice flood disaster growth based on HJ-CCD data, and it is effective for monitoring and diagnosing rice flood disaster.The results provide a theoretical basis for rice flood disaster research, post disaster rehabilitation and recovery, and provide a theoretical basis for the implementation of targeted remedial measures at the same time.     

基于无人机数码影像的冬小麦叶面积指数探测研究

叶面积指数(LAI)是评价作物长势的重要农学参数之一,利用遥感技术准确估测作物叶面积指数(LAI)对精准农业意义重大。目前,数码相机与无人机系统组成的高性价比遥感监测系统在农业研究中已取得一些成果,但利用无人机数码影像开展作物LAI估测研究还少有尝试。为论证利用无人机数码影像估测冬小麦LAI的可行性,本文以获取到的3个关键生育期(孕穗期、开花期和灌浆期)冬小麦无人机数码影像为数据源,利用数字图像转换原理构建出10种数字图像特征参数,并系统地分析了3个生育期内两个冬小麦品种在4种氮水平下的LAI与数字图像特征参数之间的关联性。结果表明,在LAI随生育期发生变化的同时,10种数字图像特征参数中R/(R+G+B)和本文提出的基于无人机数码影像红、绿、蓝通道DN值以及可见光大气阻抗植被指数(VARI)计算原理构建的数字图像特征参数UAV-based VARIRGB也有规律性变化,说明冬小麦的施氮差异不仅对LAI有影响,也对某些数字图像特征参数有一定影响;在不同条件(品种、氮营养水平以及生育期)下的数字图像特征参数与LAI的相关性分析中,R/(R+G+B)和UAV-based VARIRGB与LAI显著相关。进而,研究评价了R/(R+G+B)和UAV-based VARIRGB构建的LAI估测模型,最终确定UAV-based VARIRGB为估测冬小麦LAI的最佳参数指标。结果表明UAV-based VARIRGB指数模型估测的LAI与实测LAI拟合性较好(R2=0.71,RMSE=0.8,P0.01)。本研究证明将无人机数码影像应用于冬小麦LAI探测是可行的,这也为高性价比无人机遥感系统的精准农业应用增添了新成果和经验。     

基于无人机成像高光谱影像的冬小麦LAI估测

利用无人机Cubert UHD185 Firefly成像光谱仪和ASD光谱仪获取了冬小麦挑旗期、开花期和灌浆期的成像和非成像高光谱以及LAI数据。首先,对比ASD与UHD185光谱仪数据光谱反射率,评价两者精度;然后,选取7个光谱参数,分析其与冬小麦3个生育期LAI的相关性,并使用线性回归和指数回归挑选出最佳估测参数;最后利用多元线性回归、偏最小二乘、随机森林、人工神经网络和支持向量机构建了冬小麦3个不同生育期LAI的估测模型。结果表明:UHD185光谱仪光谱反射率在红边区域与ASD光谱仪趋势一致性很高,反射率在挑旗期、开花期、灌浆期的R^2分别为0.9959、0.9990和0.9968,UHD185光谱仪数据精度较高;7种光谱参数在挑旗期、开花期、灌浆期与LAI相关性最高的参数分别是NDVI(r=0.738)、SR(r=0.819)、NDVI×SR(r=0.835);LAI-MLR为冬小麦LAI的最佳估测模型,其中开花期拟合性最好,精度最高(建模R^2=0.6788、RMSE为0.69、NRMSE为19.79%,验证R^2=0.8462、RMSE为0.47、NRMSE为16.04%)。